14.Порівняльна характеристика методів отримання двоокису сірки із сировини різної природи.

Сірчистим газом називають суміш двооксиду сірки SO₂, кисню, азоту, водяної пари і інших домішок. Двоокис сірки, або сірчистий ангідрид SO₂ має відносну молекулярну масу 64,063. Це безбарвний газ з різким запахом, добре розчиняється у воді з утворенням сірчистої кислоти— нестійкого з'єднання. Об'єм 1 кг SO₂ (ідеального газу) рівний 21,9 м³. У технічних розрахунках для газу, що містить 10—15 об’ємн. % SO₂, об'єм 1 Кмоль SO₂ приймається рівним 22,4 м³. При атмосферному тиску і температурі —10,1 °С двооксид сірки легко перетворюється на рідину; газоподібний 100%-ний SO₂ перетворюється на рідину при тиску 2,7-10⁵ Па і 15°С. У зрідженому стані SO₂ транспортують в сталевих балонах. Він широко застосовується в холодильній техніці, як консервуюча речовина, в деяких органічних виробництвах і так далі

1. Випалення колчедану

Сумарний процес випалення колчедану виражається наступним стехіометричним рівнянням

4FeS₂ + 11O₂ = 8SO₂ + 2Fe₂O₃ + 3415,7 кДж

і протікає з виділенням великої кількості тепла. У дійсності процес випалення складніший і протікає через ряд простіших проміжних реакцій. Передбачають, що спочатку при 500—550 ⁰С відбувається розкладання FeS₂ з отщепленням пари сірки

FeS₂ = FeS + S

яка горить характерним блакитним полум'ям з утворенням SО₂. Проте точний механізм проміжних реакцій не встановлено.

При випаленні колчедану разом з SО₂ утворюється FeO, котрий переходить в Fe₃О₄, а до кінця випалення утворюється Fe₂О₃, що містить 0,5—1,5 мас. % FeS при нормальній роботі пічного відділення. Для початку процесу ведуть спеціальний розпал колчедану яким-небудь паливом до температури його займання, яка вагається від 290 до 420 °С залежно від вмісту сірки в сировині. Надалі температура випалу підтримується за рахунок виділення тепла реакції.

Швидкість горіння колчедану. Продуктивність апарату, в якому протікає хімічний процес, залежить від швидкості процесу; наприклад, - від швидкості горіння сірковмісної сировини залежить продуктивність печі. Швидкість випалення колчедану залежить в першу чергу від поверхні дотику реагуючих речовин. Оскільки цей процес є гетерогенним, поверхня зіткнення газової (повітря) і твердої (сировина) фаз визначається розміром часток сировини і мірою перемішування його в зоні горіння. Чим менше за розміром частки колчедану, тим легше доступ кисню всередину її, тим повніше вигоряє сірка, а отже, менше сірки втрачається з огарком.

На швидкість горіння колчедану великий вплив робить температура: чим вище температура, тим більше швидкість горіння. Проте при підвищенні температури можливе спікання колчедану. Більшість колчеданів спекається при 900 °С. При цьому окремі частки опалюваного матеріалу злипаються між собою, втрачається його сипучість і порушується процес випалу. Випалення колчедану у вигляді пило повітряної суміші можна вести і при вищій температурі, не побоюючись спікання. Так, підвищення температури від 800 до 1000 °С збільшує швидкість горіння в 2,19 рази.

Зменшення вмісту О₂ в газі за однакових інших умов уповільнює реакцію випалення колчедану.

Склад газу при випаленні колчедану. При випаленні колчедану, на 11 об'ємів кисню отримують 8 об'ємів SО₂, причому 3/11 кисню витрачається на окислення заліза і 8/11 — на окислення сірки. Виходячи з управління випалення колчедану теоретично можна отримати безкисневий газ, SО₂, що містить, в кількості 16,2 %. Останнє складає азот. У заводських умовах при спалюванні колчедану в печах КШ в газовій суміші зазвичай міститься 14 об’ємн. % SО₂ в перерахунку на сухий газ. Практично випалення колчедану ведуть в надлишку кисню з метою досягнення повноти вигорання сірки і забезпечення каталітичного окислення SО₂ в SО₃ .